CN214225140U

CN214225140U - 一种土壤墒情自动监测装置

Info

Publication number: CN214225140U
Application number: CN202022200822.8U
Authority: CN
Inventors: 曹子聪; 徐光权; 邓超; 杨威; 张奕; 刘惠斌; 李林兴; 姚刚; 姚俊; 邬玲玲
Original assignee: Bureau Of Hydrology And Water Resources Of Tongren City Guizhou Province; Nanjing Institute Of Hydrologic Automation Ministry Of Water Resources; Jiangsu Naiwch Corp
Current assignee: Bureau Of Hydrology And Water Resources Of Tongren City Guizhou Province; Nanjing Institute Of Hydrologic Automation Ministry Of Water Resources; Jiangsu Naiwch Corp; Nanjing Water Conservancy and Hydrology Automatization Institute Ministry of Water Resources
Priority date: 2020-09-30
Filing date: 2020-09-30
Publication date: 2021-09-17
Anticipated expiration: 2030-09-30

Abstract

本实用新型提供一种土壤墒情自动监测装置，包括主机和至少一个土壤水分测定仪；所述主机包括壳体、RTU、显示屏、控制面板、通信模块和供电模块；所述土壤水分测定仪的探测端包括M个完全埋设在土壤中的金属探针，其信号端依次通过通信电缆、BNC连接器连接至RTU，将采集到的所属区域的土壤墒情信息发送至RTU。本实用新型包括多个土壤水分测定仪，能够对任意一个范围内的多个区域的土壤水分同时进行测量，提高测量效率；另外，采用配套设计的安装组件，有效辅助土壤水分测定仪进行安装，便于快速更换测量位置。

Description

一种土壤墒情自动监测装置

技术领域

本实用新型涉及土壤墒情监测领域，具体而言涉及一种土壤墒情自动监测装置。

背景技术

土壤墒情的测量对水文、气象、农业、土木工程和科研等领域均具有重大意义，目前有研究人员提出了诸多土壤墒情的测量设备，但仍然存在以下问题：

第一，现有的土壤墒情探测设备通常只能针对一个位置的土壤进行测量，第二，安装条件极为苛刻，为了尽可能地提高测量精度，需要设置很复杂的辅助设备帮助固定测量探头，更换位置极为不便，也为多位置测量带来了问题。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种土壤墒情自动监测装置，包括多个土壤水分测定仪，能够对任意一个范围内的多个区域的土壤水分同时进行测量，提高测量效率；另外，采用配套设计的安装组件，有效辅助土壤水分测定仪进行安装，便于快速更换测量位置。

为达成上述目的，本发明提出一种土壤墒情自动监测装置，所述自动监测装置包括主机和至少一个土壤水分测定仪；

所述主机包括壳体、RTU、显示屏、控制面板、通信模块和供电模块；所述壳体包括金属制成的壳体主体和套接在壳体主体两端的塑料制成的两个面板框；

所述供电模块、通信模块和RTU安装在壳体的容纳腔内，所述显示屏和所述控制面板安装在壳体外侧面上；

所述供电模块分别与RTU、显示屏、控制面板、通信模块连接，以提供其正常工作所需电压；所述控制面板与RTU电连接，用于接收外部输入的控制指令；所述显示屏和RTU电连接，用于显示RTU发送的主机运行参数和土壤水分测定仪反馈的监测结果；所述通信模块用于建立RTU与数据中心的通信链路；

所述土壤水分测定仪的探测端包括M个完全埋设在土壤中的金属探针，其信号端依次通过通信电缆、带锁扣的BNC连接器连接至RTU，将采集到的所属区域的土壤墒情信息发送至RTU；所述M为大于1的正整数。

进一步地，所述主机上还设置有与RTU电连接、用于显示主机工作状态的指示灯。

进一步地，所述供电模块包括蓄电池和市电接口。

进一步地，所述壳体上表面设置有用于安装天线的通孔，所述天线与通信模块连接。

进一步地，所述自动监测装置包括4个土壤水分测定仪。

进一步地，所述壳体的其中一个侧面上设置有通风机构。

进一步地，所述自动监测装置还包括安装组件；

所述安装组件包括校准器、助推器、第一水平仪和第二水平仪；

所述校准器水平放置在地面上，其上设置有与金属探针一一对应的M个固定孔；所述第一水平仪安装在校准器上，用于测量校准器的水平度；

所述助推器放置在土壤水分测定仪的信号端顶部，将外部施加在其上表面的向下推力缓冲后传递至土壤水分测定仪；所述第二水平仪安装在助推器上，用于测量助推器的水平度。

进一步地，所述校准器呈长方体状，其上表面上竖直开设有M个长形通孔，M个长形通孔的位置与M个金属探针的位置相匹配；

所述长形通孔沿水平方向具有第一端部和第二端部，其中，第一端部延伸至校准器外侧，构成金属探针的出入口，第二端部的横截面呈圆弧状，第二端部的圆弧尺寸与金属探针的杆径尺寸相匹配，当金属探针完全抵接在第二端部上时，金属探针与校准器的上表面垂直。

进一步地，所述助推器包括依次连接的缓冲部和锤击部；

所述缓冲部的剖面呈U形，架设在信号端上端部，自信号端延伸出的通信电缆穿过缓冲部的中心凹槽与主机连接；所述锤击部位于缓冲部的上表面中心位置。

进一步地，所述缓冲部与信号端上端部抵接的两个接触面上各设置有一个缓冲垫。

由以上本实用新型的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

(1)本发明的土壤墒情自动监测装置包括多个土壤水分测定仪，能够对任意一个范围内的多个区域的土壤水分同时进行测量，提高测量效率。

(2)土壤水分测定仪包括多个金属探针，提高探测精度。

(3)另外，采用配套设计的安装组件，从竖直度和下沉力两个角度帮助土壤水分测定仪进行安装，便于快速更换测量位置。

(4)校准器还可以对测量区域的地面进行评估，确保测量结果的精准度。

(5)主机和土壤水分测定仪之间通过通信电缆和BNC连接器连接，实际应用中，能够根据具体需求快速拆装，采用同一个主机依次获取不同土壤水分测定仪的测量数据。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型的土壤墒情自动监测装置的结构示意图。

图2是土壤水分测定仪与RTU的连接结构示意图。

图3是其中一种校准器和助推器的结构示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1，本发明提出一种土壤墒情自动监测装置，所述自动监测装置包括主机4和至少一个土壤水分测定仪1。

所述主机4包括壳体、RTU、显示屏3、控制面板5、通信模块和供电模块；所述壳体包括金属制成的壳体主体和套接在壳体主体两端的塑料制成的两个面板框，壳体主体内设置有一容纳腔。所述供电模块、通信模块和RTU安装在壳体的容纳腔内，所述显示屏3和所述控制面板5安装在壳体外侧面上。

所述供电模块分别与RTU、显示屏3、控制面板5、通信模块连接，以提供其正常工作所需电压。优选的，所述供电模块包括位于壳体内的蓄电池，以及安装在壳体外侧面上的市电接口。

所述控制面板5与RTU电连接，用于接收外部输入的控制指令，如翻页显示不同土壤水分测定仪1的测量结果，设置运行参数等。优选的，控制面板5采用按键式面板。

所述显示屏3和RTU电连接，用于显示RTU发送的主机4运行参数和土壤水分测定仪1反馈的监测结果。所述通信模块用于建立RTU与数据中心的通信链路。显示屏3和控制面板5可以安装在壳体的上表面上，便于观察和操作。优选的，所述通信模块如果带有天线，可以在壳体上表面开设用于安装天线的通孔，当户外信号不好时，工作人员可以快速调整天线朝向，以获取更强的信号。

图2是其中一种主机4的结构方式，包括：12V转5V电源41、数据采集器42、前后面板43、面板框44、顶板45、控制终端(RTU)46、转换器接头47、控制终端安装板48、电源49、通讯线410和工控机(PC)411。

所述土壤水分测定仪1的探测端包括M个完全埋设在土壤中的金属探针，其信号端依次通过通信电缆、带锁扣的BNC连接器2连接至RTU，将采集到的所属区域的土壤墒情信息发送至RTU；所述M为大于1的正整数。

本申请可以采用现有技术中的任意一个探针式土壤水分测定仪1，例如，专利号为CN107044866A的发明中提出的土壤温度、水分和电导率测量装置，或者专利号为CN106324213A的发明中提出的一种多探测点的土壤水分探测仪等。在此基础上，土壤水分测定仪1与RTU之间的数据传输和处理过程也可以直接采用对应的已有技术。

本申请提出的土壤墒情自动监测装置包括多个土壤水分测定仪1(如同时连接4个土壤水分测定仪1)，主机4的RTU和每个土壤水分测定仪1之间通过通信电缆、BNC连接器2，使本设备可以同时对范围内多个区域的土壤墒情进行测量。所述BNC连接器2上设置有锁扣机构，图2是BNC连接器2的结构示意图，锁扣机构的目的有二：第一，锁定BNC连接器2，防止其松脱；第二，支持快速拆装，使主机4可以根据实际需求连接一个或多个土壤水分测定仪1，还可以更换土壤水分测定仪1进行数据采集，例如现场埋设有10个土壤水分测定仪1，主机4最多可连接4个土壤水分测定仪1，在此种情况下，可以采用4+4+2的模式，采用同一个主机4完成对10个土壤水分测定仪1的数据采集。

在一些例子中，所述主机4上还设置有与RTU电连接、用于显示主机4工作状态的指示灯。优选的，可以设置多个指示灯分别显示不同的运行状态，也可以采用一个指示灯，通过改变闪烁频率来显示不同的运行状态。

进一步地，所述壳体的其中一个侧面上设置有通风机构，以对主机4内部进行散热。

在本申请中，土壤水分测定仪1的安装精度直接关系到土壤墒情的测量准确度，因此，土壤水分测定仪1的安装过程至关重要。本申请提出了一种安装组件来辅助土壤水分测定仪1的安装。具体的：

所述自动监测装置还包括安装组件。

所述安装组件包括校准器6、助推器7、第一水平仪61和第二水平仪。

所述校准器6水平放置在地面上，其上设置有与金属探针一一对应的M个固定孔；所述第一水平仪61安装在校准器6上，用于测量校准器6的水平度。校准器6有两个作用，第一，配合第一水平仪61判断安装地面是否平整，第二，通过将固定孔辅助定位金属探针，使其在下沉过程中能够一直维持竖直状态。

图3中包括其中一种校准器6的结构例。所述校准器6呈长方体状，其上表面上竖直开设有M个长形通孔，M个长形通孔的位置与M个金属探针的位置相匹配。

所述长形通孔沿水平方向具有第一端部和第二端部，其中，第一端部延伸至校准器6外侧，构成金属探针的出入口，第二端部的横截面呈圆弧状，第二端部的圆弧尺寸与金属探针的杆径尺寸相匹配，当金属探针完全抵接在第二端部上时，金属探针与校准器6的上表面垂直，只要确保金属探针在下沉过程中一直抵接第二端部，就可以确保金属探针维持竖直状态下沉。

所述助推器7放置在土壤水分测定仪1的信号端顶部，将外部施加在其上表面的向下推力缓冲后传递至土壤水分测定仪1；所述第二水平仪安装在助推器7上，用于测量助推器7的水平度。

图3中包括其中一种助推器7的结构例。所述助推器7包括依次连接的缓冲部和锤击部。

所述缓冲部的剖面呈U形，架设在信号端上端部，自信号端延伸出的通信电缆穿过缓冲部的中心凹槽与主机4连接；所述锤击部位于缓冲部的上表面中心位置。通过外力向下锤击锤击部，使金属探针不断下沉至土壤中，在锤击过程中，还可以通过观察第二水平仪，以及金属探针与长形通孔第二端部的抵接状态来判断金属探针是否垂直于地面。当金属探针下沉至信号端临近校准器6时，平移校准器6，使金属探针自长形通孔的第一端部移离校准器6，继而移出校准器6，继续锤击助推器7，使金属探针完全埋设在土壤内，由于此下沉阶段的金属探针，大部分针杆已经埋设在土壤内，露出在地面上的针杆长度极短，即使没有校准器6，也可以确保不会偏离。

优选的，所述缓冲部与信号端上端部抵接的两个接触面上各设置有一个缓冲垫，避免锤击过程中对信号端上端部造成过强的冲击。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述自动监测装置包括主机和至少一个土壤水分测定仪；

2.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述主机上还设置有与RTU电连接、用于显示主机工作状态的指示灯。

3.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述供电模块包括蓄电池和市电接口。

4.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述自动监测装置包括4个土壤水分测定仪。

5.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述壳体上表面设置有用于安装天线的通孔，所述天线与通信模块连接。

6.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述壳体的其中一个侧面上设置有通风机构。

7.根据权利要求1所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述自动监测装置还包括安装组件；

8.根据权利要求7所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述校准器呈长方体状，其上表面上竖直开设有M个长形通孔，M个长形通孔的位置与M个金属探针的位置相匹配；

9.根据权利要求7所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述助推器包括依次连接的缓冲部和锤击部；

10.根据权利要求9所述的土壤墒情自动监测装置，其特征在于，所述缓冲部与信号端上端部抵接的两个接触面上各设置有一个缓冲垫。